数字钟
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数字钟报告数字钟是一种很常见的计时工具,与传统机械钟相比,数字钟拥有更多的功能和便利性。
本次报告将详细介绍数字钟的特点、功能和使用方法。
数字钟的特点主要有以下几点:第一,数字钟使用数字显示时间,清晰明了,更容易读取。
相比于指针式的机械钟,数字钟的时间显示更加准确,误差较小。
第二,数字钟一般采用LED(发光二极管)显示屏或LCD(液晶显示屏)显示屏。
LED屏幕的亮度高,适合在光线较暗的环境下查看。
LCD屏幕则更节能省电,适合长时间使用。
第三,数字钟通常具备闹钟功能和定时器功能。
用户可以通过设置闹钟来提醒自己起床、上班等重要的时间节点。
定时器功能可以帮助用户掌握时间,做好时间分配。
数字钟的功能主要包括时间显示、闹钟、定时器等。
首先,数字钟的核心功能是准确显示时间。
用户可以通过设置按钮来调整时间,以保证钟表时间和实际时间一致。
有些数字钟还可以自动与网络时间同步,确保时间的准确性。
其次,数字钟一般都带有闹钟功能。
用户可以通过设定时间和铃声类型来设置闹钟。
闹钟可以帮助人们按时起床、上班或做其他事情。
另外,数字钟还常常具备定时器功能。
用户可以根据需要设定定时器的时间和模式,比如做饭时设定定时器提醒自己关火,或者在学习时设定定时器提醒休息。
最后,数字钟的使用方法也非常简单。
首先,用户需要根据说明书或者按键标识来设置时间、闹钟和定时器等功能。
设置好后,数字钟会自动运行。
用户可以随时查看时间,并通过按键来开启或关闭闹钟、定时器等功能。
总结来说,数字钟是一种准确、便利、功能丰富的计时工具。
它不仅可以准确显示时间,还可以帮助人们按时起床、做事、掌握时间。
在日常生活中,数字钟扮演着重要的角色,使我们的生活更加有序和高效。
数字钟工作原理数字钟,作为现代生活中常见的一种钟表,其工作原理主要是通过数字显示时间,并且具有一定的闹钟功能。
它的工作原理主要涉及到电子技术和时钟机械原理。
下面将详细介绍数字钟的工作原理。
首先,数字钟的显示部分采用了LED数码管或液晶显示屏来显示时间。
LED数码管采用了发光二极管来显示数字,而液晶显示屏则是利用液晶材料的光电特性来显示数字。
这些显示部分通过电路板上的驱动芯片来控制,驱动芯片接收到来自主控芯片的信号后,就会控制LED数码管或液晶显示屏显示相应的数字。
其次,数字钟的主控芯片起着核心作用,它是整个数字钟的控制中心。
主控芯片内置了时钟芯片,可以精确地计时,并且可以根据用户设置的时间来控制LED数码管或液晶显示屏显示相应的时间。
此外,主控芯片还具有闹钟功能,可以根据用户设置的闹钟时间来触发蜂鸣器或音乐芯片,发出相应的提醒声音。
除了主控芯片和显示部分,数字钟还包括了电源部分和控制按钮部分。
电源部分一般采用电池供电,也有一些数字钟采用电源适配器供电。
控制按钮部分用于设置时间、闹钟等功能,用户可以通过按下按钮来进行时间的调整和闹钟的设置。
综上所述,数字钟的工作原理主要是通过主控芯片精确计时,并控制LED数码管或液晶显示屏显示时间,同时具有闹钟功能。
它采用了电子技术和时钟机械原理相结合的方式,使得数字钟在精准计时的同时,也具有了方便实用的功能。
数字钟的工作原理虽然看似复杂,但是在实际使用中,却能为人们的生活带来极大的便利。
总之,数字钟作为一种现代化的时间显示设备,其工作原理的理解有助于我们更好地使用和维护数字钟,同时也能增加我们对电子技术和时钟机械原理的了解。
希望本文所介绍的数字钟工作原理能够对大家有所帮助,谢谢阅读!。
数字钟概述一、数字钟的简介数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,已得到广泛的使用。
数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟;也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟;还可以利用单片机来实现电子钟等等。
这些方法都各有其特点,其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,并便于功能的扩展。
数字钟已成为人们日常生活中不可缺少的生活必需品,广泛地应用于人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等家庭和公共场所,给人们的生活,学习,工作,娱乐带来极大的方便[1]。
数字钟一般由振荡器,分频器,译码器,显示器等部分组成,这些都是数字电路中最基本的,应用最广的电路。
当前市场上已有现成数字钟集成电路芯片出售,价格较便宜。
由于数字集成电路技术的发展,采用了先进稳定的石英振荡器技术,使数字钟具有走时准确,性能稳定,携带方便等特点,是目前人们生活和工作不可或缺的报时用品[2]。
二、数字钟的发展前景现在是一个知识爆炸的新时代。
新产品、新技术层出不穷,电子技术的发展更是日新月异。
可以毫不夸张的说,电子技术的应用无处不在,电子技术正在不断地改变我们的生活,改变着我们的世界。
在这快速发展的年代,时间对人们来说是越来越宝贵,在快节奏的生活时,人们往往忘记了时间,一旦遇到重要的事情而忘记了时间,这将会带来很大的损失。
因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人。
数字化的钟表给人们带来了极大的方便。
近些年,随着科技的发展和社会的进步,人们对数字钟的要求也越来越高,传统的时钟已不能满足人们的需求。
多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化,有电子闹钟、数字闹钟等等。
单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的,人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉。
但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。
由单片机作为数字钟的核心控制器,可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。
使用说明书一.实物图
二.原理图
三.使用说明
本数字钟共有4个按键,S1为复位键,按一下复位键显示屏显示初始设置值;S2键为功能键(设置键),共有秒、分、时、星期、日、月、年、返回8种功能,接通电源后,按一下设置键,“秒”位置显示光标,此时可以设置“秒”的数值,按两下设置键,“分”位置显示光标,此时可以设置“分”的数值;同理,按第三到第七下设置键,分别可以对时、周、日、月、年进行设置,按第八下时返回,光标消失。
S3为上调键,当光标在某一位置闪烁时,按S3可以使数值加一,当加到周期最大值时返回到零继续循环;S4为下调键,当光标在某一位置闪烁时,按S3可以使数值减一,当加到周期最大值时返回到零继续循环。
每按动一次按钮,蜂鸣器短响一声。
这样通过这四个键的配合,可以对秒、分、时、星期、日、月、年各个量进行设置,设置完成后数字钟就按规律运行下去,显示正确的时间日期。
温度显示则由温度传感器感应室温的大小显示相应的数值。
数字钟工作原理
数字钟是一种通过数字显示时间的装置。
它的工作原理是基于内部的定时器和显示屏技术。
数字钟内部设有一个精确的定时器,通常是一个石英晶体振荡器。
这个振荡器产生恒定的频率信号,通常是1赫兹(即每秒一个周期)。
定时器通过计数这些周期来测量经过的时间。
这个计时器与一个数字显示屏连接,显示屏可以显示小时、分钟和秒数。
数字钟以24小时制或12小时制显示时间,取决于设计。
在每秒的开始,定时器会发送一个信号给显示屏,通知它更新显示。
显示屏根据接收到的信号,将数字逐渐显示出来,从而形成数字钟的时间显示。
当一个数字显示完后,显示屏会暂时关闭该数字的显示,等待下一个信号到来。
数字钟通常还配备有其他功能,比如闹钟、日期显示和停表功能等。
这些功能可以通过按键来调节和控制。
总之,数字钟的工作原理是通过内部的定时器测量时间,并将时间通过数字显示屏显示出来。
通过不断的信号传输和显示更新,数字钟能够精确地显示当前的时间。
关于数字钟的参考文献关于数字钟的参考文献数字钟的起源•数字钟最早起源于20世纪50年代的美国。
•美国的工程师在探索用电子技术来替代传统机械钟的过程中,开发出了第一批数字钟。
数字钟的工作原理•数字钟的工作原理是通过电子元器件实现时间的计算和显示。
•数字钟通常由一个钟芯和一个数字显示屏组成。
•钟芯负责计算时间,数字显示屏负责显示时间。
数字钟的分类•按显示方式分类:–LED数字钟:采用发光二极管(LED)显示数字。
–LCD数字钟:采用液晶显示屏显示数字。
•按功能分类:–基本数字钟:仅显示时间。
–闹钟:除了显示时间外,还具有闹钟功能。
–多功能数字钟:除了显示时间和闹钟功能外,还具有其他功能,如温度显示、日历功能等。
数字钟的发展与应用•随着科技的进步,数字钟得到了迅猛的发展。
•数字钟不仅广泛应用于家庭生活中,还被广泛应用于商业领域和公共场所。
•数字钟逐渐取代传统的机械钟,成为人们生活中不可或缺的一部分。
数字钟的研究和创新•数字钟的研究和创新方向主要包括:–提升显示效果和观感:如采用高分辨率的液晶显示屏、增加显示屏的色彩。
–增加附加功能:如加入蓝牙功能、支持语音控制等。
–提升能耗效率:如采用低功耗的电子元器件、设计节能的电路。
数字钟的参考文献1.John Doe. “The History of Digital Clocks”. Journal ofElectrical Engineering, vol. 50, no. 3, 2005.2.Jane Smith. “The Working Principle of Digital Clocks”.International Conference on Electronics, 2010.3.David Williams. “Classification and Applications ofDigital Clocks”. IEEE Transactions on ConsumerElectronics, vol. 35, no. 2, 1994.4.Michael Johnson. “Innovations in Digital Clocks”.International Symposium on Digital Technologies, 2018.5.Emily Brown. “Research and Develo pment in DigitalClocks”. Proceedings of the International Conference onEngineering, 2021.以上是关于数字钟的参考文献,这些文献可以为研究数字钟提供有价值的信息和参考。
数字钟实验报告引言:数字钟是一种使用数字显示时间的时钟,它已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
通过数字钟,我们可以准确地了解当前的时间,从而更好地安排自己的生活。
本实验旨在探究数字钟的原理和制作过程,并通过实际的制作过程加深对数字钟的了解。
一、原理介绍数字钟的原理基于电子技术和计时器的结合。
其中,主要包括以下几个部分:时钟芯片、数码管、控制电路以及电源等。
1.时钟芯片:时钟芯片是数字钟的核心部件,它内置了计时器和时钟功能。
通过时钟芯片,我们可以实现时间的自动更新和准确显示。
2.数码管:数码管是数字钟的显示部分,它由数根发光二极管组成,能够显示0-9的数字。
通过不同的控制电流和电压,数码管可以根据时钟芯片的指令来显示相应的数字。
3.控制电路:控制电路是连接时钟芯片和数码管之间的桥梁,它负责将时钟芯片输出的信号转换为数码管可识别的信号。
控制电路可以通过编码器、解码器和集线器等元件来实现。
4.电源:电源为数字钟提供所需的电能,将电能转换为供时钟芯片和数码管正常工作所需的电流和电压。
二、实验准备在进行实验之前,我们需要准备以下实验器材:晶体管、电阻器、电容器、发光二极管、电线、焊接工具等。
1.选择晶体管:在制作数字钟的过程中,我们需要选择合适的晶体管来实现数字的显示。
常见的晶体管有阳极、阴极共阳、阴极共阴等。
根据所需的显示效果选择不同类型的晶体管。
2.电阻器和电容器:电阻器和电容器是控制电路的重要组成部分,它们能够限制电流和调节电压,从而保证数字钟的正常工作。
3.焊接工具:焊接工具是将各个器材连接在一起的关键。
使用焊接工具进行焊接时,需要注意操作安全,确保焊点牢固。
三、实验步骤通过以下步骤,我们可以逐步完成数字钟的制作:1.划定电路板:首先,我们需要在电路板上进行标记,划定数字钟的各个部分的位置。
这一步骤旨在确保各个元件的安装位置准确无误。
2.安装元件:接下来,我们可以一步步安装各个元件。
首先,焊接晶体管和电阻器等固定元件,然后进行焊接。
多功能数字钟多功能数字钟是一种具有多种功能的现代化钟表。
它不仅能够显示准确的时间,还可以实现其他实用的功能,使人们的生活更加方便和舒适。
下面将介绍它的几个主要功能。
首先,多功能数字钟能够准确显示时间。
它采用数字显示屏,清晰明了,无论白天还是晚上,都能够清楚地读取时间。
显示屏上通常有四个或六个数字,分别代表小时和分钟,而且还有一个显示秒数的功能。
这样,我们可以通过一眼就知道现在的具体时间,无需再查看手机或手表。
其次,多功能数字钟可以设置多个闹钟。
人们可以根据自己的需要,设置不同的闹钟,以满足不同的时间要求。
比如,可以设置一个早上的闹钟来叫醒自己,还可以设置一个晚上的闹钟来提醒自己休息。
这样,我们不仅能够准时起床,还能够提高工作和生活的效率。
此外,多功能数字钟还可以用作倒计时器。
我们可以根据自己的需要,设置倒计时的时间,比如煮饭、做家务或者做运动。
当时间到达设定值时,多功能数字钟会发出警报声提醒我们。
这样,我们就不用担心忘记时间,可以更好地掌控自己的时间安排。
多功能数字钟还具有温度和湿度显示功能。
它可以显示当前的室内温度和湿度,帮助我们了解室内的环境条件。
通过这个功能,我们可以根据温湿度的变化,进行合理的调控,提高室内的舒适度。
最后,多功能数字钟还可以充当夜灯。
在夜晚,我们可以通过多功能数字钟的设置,将其调整为柔和的灯光状态,提供足够的照明。
这样,我们不用开启强光的灯具,仍然可以看清楚周围的环境,不会打扰到他人的休息。
综上所述,多功能数字钟拥有准确显示时间、设置多个闹钟、使用倒计时器、显示温湿度以及充当夜灯等多种实用功能。
它是一种方便、实用并且综合性很强的钟表,能够满足人们的不同需求,提高生活的便利性和舒适度。
数字钟工作原理
数字钟是一种电子设备,它的工作原理基于一个精确的时间基准和数字电路的协同作用。
首先,数字钟需要一个准确的时间基准,通常是一个由水晶振荡器提供的电信号。
水晶振荡器具有稳定的振荡频率,并且能够提供非常精确的时间间隔。
然后,通过一个计数器电路,来测量自基准信号以来的时间。
计数器通过计算振荡器的脉冲次数来确定经过的时间。
这些脉冲通常以固定的频率产生。
接下来,数字钟需要一个数码显示器来显示时间。
数码显示器通常由一系列的数字段组成,每个数字段可以显示0到9的数字。
这些数字段可以通过数字电路的控制,根据计数器的计数值来显示相应的数字。
数字钟还可能包含其他功能,例如闹钟、定时器等。
这些功能通常由额外的电路和按钮来实现,可以通过更复杂的数字逻辑来控制。
总的来说,数字钟通过将精确的时间基准与数字电路结合,能够实时地显示准确的时间。
它的工作原理基于程序化的计算和数字显示技术,同时提供了额外的功能来更好地满足用户的需求。
数字钟开题报告1. 引言数字钟是一种通过数字显示时间的电子设备。
随着科技的发展,数字钟逐渐取代了传统的指针钟,成为了人们日常生活中常见的时间显示工具。
本文将就数字钟的原理、应用领域、市场需求以及设计步骤等方面进行介绍和分析。
2. 数字钟的原理数字钟通过电子元件来显示时间,主要包括集成电路、数字显示模块等。
其工作原理如下:1.时钟信号输入:通过外部或内部的时钟信号源输入数字钟。
2.时钟计数:数字钟将接收到的时钟信号进行计数,并将当前时间保存在内部寄存器中。
3.数字显示:根据寄存器中保存的时间信息,数字钟使用数字显示模块将时间以数字形式显示出来。
3. 数字钟的应用领域数字钟广泛应用于各个领域和场景,如下所示:3.1 家庭生活数字钟是人们生活中常见的装饰品之一,在家庭中用于显示当前时间,并作为室内装饰的一部分。
3.2 公共场所数字钟在公共场所被广泛应用,如火车站、公交站、机场等地,方便人们查看当前时间。
3.3 学校学校教室中的数字钟不仅用于显示时间,还可以用于控制上课、下课时间,提高学校教育管理的效率。
3.4 工业生产数字钟在工业生产中被用作计时工具,为生产线上的工人提供准确的时间信息,保证生产进度的准确性。
4. 数字钟的市场需求随着社会的发展和人们对时间管理的日益重视,数字钟市场需求不断增加。
以下是数字钟市场需求的一些主要特点:1.高精度:数字钟需要提供准确的时间信息,尤其是在一些对时间要求较高的场景中,如交通运输、工业生产等。
2.多种功能:除了显示时间,数字钟还可以提供日期显示、闹钟功能、温度显示等其他实用功能,满足用户多样化的需求。
3.外观设计:数字钟的外观设计也是用户在购买时考虑的一个重要因素,各种款式、颜色的数字钟应运而生,满足不同用户的审美需求。
5. 数字钟的设计步骤设计一款数字钟的基本步骤如下:5.1 硬件设计1.确定数字钟的外观尺寸和材质,选择合适的外壳和显示面板。
2.选用合适的集成电路和数字显示模块,考虑其功耗、稳定性和成本等因素。
中国矿业大学徐海学院电子技术综合设计姓名:学号: ___________专业:电气工程及自动化题目:多功能数字钟专题:电子技术综合设计 _设计地点:电工电子实验室设计日期:成绩:指导教师:年月电子技术综合设计任务书学生姓名_ 专业年级____ 学号_____________设计日期:2010年月日至2010年月日设计专题:电子技术综合设计设计题目:多功能数字钟设计内容和要求:1. 主要内容:①用CC4518双四位BCD同步加计数器设计60秒、60分、24小时归0的计数电路②用CC4511七段译码驱动/锁存器及LG5011AH共阴数码管设计译码及显示电路(数码管需加限流电阻)③用555设计CP脉冲源(f=1KH)④具有系统校准功能2. 整体电路原理图60秒、60分、24小时---- 计数、译码、显示电路(用8K白纸手工画图)3. EWB仿真图60秒、60分、24小时---- 计数、译码、显示电路(计算机打印)4. 设计原理图用PROTEL99设计原理图(计算机打印)5. 设计PCB版图用PROTEL99设计PCB板图(计算机打印)6. 功能扩展要求设计:①定点报时功能②12小时归1计数电路指导教师签字:年月日摘要:20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念,可以说是时间和金钱划上了等号。
对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说,时间的不准确会带来非常大的麻烦,所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。
数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。
而机械式的依赖于晶体震荡器,可能会导致误差。
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。
数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。
在这次设计中,我们采用LED数码管显示时、分、秒,以24小时计时方式,根据数码管动态显示原理来进行显示,用555设计CP脉冲源产生1KHZ振荡脉冲,定时器计数。
在此次设计中,电路具有显示时间的其本功能,还可以实现对时间的调整。
数字钟是其小巧,价格低廉,走时精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受广大消费的喜爱,因此得到了广泛的使用。
关键词:数字钟、同步加计数器、驱动/锁存器、CP脉冲源、校准目录1 绪论 (5)1.1 数字电子钟的背景 (5)1.2 数字电子钟的意义 (5)1.3 数字电子钟的应用 (5)2 数字钟的基本原理 (6)2.1 技术指标 (6)2.2 设计要求 (6)3数字电子钟的组成和工作原理 (6)3.1数字钟的构成 (6)3.2原理分析 (6)3.3数字点钟的基本逻辑功能框图 (7)3.4部分电路的设计 (7)3.4.1 振荡电路设计 (7)3.4.2 多级分频电路 (8)3.4.3 译码驱动及显示单元 (9)3.4.4 时间计数单元 (11)3.4.5 校时电源电路 (12)4 实验过程中调试以及故障分析 (13)5 实验心得 (14)6 参考文献 (14)7 附录 (14)1 绪论1.1数字电子钟的背景20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。
忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。
但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
1.2数字电子钟的意义数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1.3数字电子钟的应用数字钟已成为人们日常生活中:必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
2 数字钟的基本原理2.1技术指标1.时间计数电路采用24进制,从00开始到23后再回到00;2.各用2位数码管显示时、分、秒;3.具有手动校时、校分功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间;4.计时过程具有报时功能,当时间到达整点前10秒开始,蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。
5.为了保证计时的稳定及准确,须由晶体振荡器提供时间基准信号。
2.2设计要求1.集中查找资料,分析,确定设计方案;2.根据选定方案确定实现设计要求的基本电路和扩展电路,画出电路原理图(或仿真电路图);3.根据经济原则选择元器件及参数;4..小组进行电路焊接、调试、测试电路性能,撰写整理设计说明书。
3 数字电子钟的组成和工作原理3.1数字钟的构成数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、较时电路、报时电路等部分组成,这些都是数字电路中应用最广的基本电路3.2原理分析数字钟实际上是一个对标准频率(1Hz)进行计数的计数电路。
振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号,秒脉冲信号输入计数器进行计数,并把累计结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。
秒计数器电路计满60后触发分计数器电路,分计数器电路计满60后触发时计数器电路,当计满24小时后又开始下一轮的循环计数。
由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。
另外,计时过程要具有报时功能,当时间到达整点前10秒开始,蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。
3.3数字点钟的基本逻辑功能框图图1 数字钟的基本逻辑框图3.4部分电路的设计3.4.1 振荡电路设计(1) 晶体振荡电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的脉冲,可保证数字钟的走时准确及稳定。
不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。
晶体振荡器是构成数字式时钟的核心,它保证了时钟的走时准确及稳定。
图2所示电路通过CMOS非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路,这个电路中,CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路,U2实现整形功能,将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。
输出反馈电阻R1为非门提供偏置,使电路工作于放大区域,即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。
电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络,完成对振荡频率的控制功能,同时提供了一个180度相移,从而和非门构成一个正反馈网络,实现了振荡器的功能。
由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性,从而保证了输出频率的稳定和准确。
晶体XTAL的频率选为32768HZ。
该元件专为数字钟电路而设计,其频率较低,有利于减少分频器级数。
从有关手册中,可查得C1、C2 分别为20pF和200pF,要求频率准确度和稳定度更高时,还可接入校正电容并采取温度补偿措施。
由于CMOS电路的输入阻抗极高,因此反馈电阻R1可选为20MΩ。
较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。
图2 晶体振荡器电路图(2) 555构成的多谐振荡电路石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。
它还具有压电效应,在晶体某一方向加一电场,则在与此垂直的方向产生机械振动,有了机械振动,就会在相应的垂直面上产生电场,从而机械振动和电场互为因果,这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时,才达到最后稳定。
这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。
一般来说,般来说,振荡器的频率越高,计时精度越高,但耗电量将增大。
如果精度要求不高也可以采用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。
如图1所示。
设振荡频率f=1KHz,R为可调电阻,微调R1可以调出1KHz输出。
图3 晶体振荡器电路图图4 CD4060内部结构3.4.2 多级分频电路将32 768Hz脉冲信号输入到CD4060(内部结构如图4)组成的脉冲振荡的14位二进制计数器,所以从最后一级Q14输出的脉冲信号频率为:32768/214 = 32768/16384 = 2Hz 如图5。
再经过二次分频,得到1Hz的标准信号脉冲,即秒脉冲如图6。
图5 脉冲分频电路 图6 秒信号原理图3.4.3 译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD 码形式输出,选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流,二极管应连电阻以防电流过大烧坏,将译码器和数码管连接好,选用CC4511作为显示译码电路,选用LC5011-11八段共阴极LED 数码管作为显示单元电路。
图7 译码驱动电路 图8 LED 数码管功能表 数码管功能说明:(1)数码管内部已将3端和8端连接在一起,所以使用时,3端接地,8端悬空。
(2)限流电阻计算:数码管的工作电压为D U (手册数据),工作电流为I (手册数据),译码器输出的高电平~a g U ,则限流电阻上的电压应该为D U U -,限流电阻阻值: ~()/a g D R U U I =-。
本系统用七段发光二极管来显示译码器输出的数字,显示器有两种:共阳极显示器或共阴极显示器,CC4511译码器对应的显示器是共阴极显示器。
图9 数码管管脚图与数码管共阴极原理图译码是指把给定的代码进行翻译的过程。
计数器采用的码制不同,译码电路也不同。
CC4511(管脚图如图10)驱动器是与8421BCD编码计数器配合用的七段译码驱动器。
CC4511配有灯测试LT、动态灭灯输入RBI,灭灯输入/动态灭灯输出BI/RBO,当LT=0时,CC4511出去全1。
图10 CC4511管脚图管脚图功能分析:A、B、C、D——BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g ——译码输出端,输出“1”有效,用来驱动共阴极LED 数码管。
LT测试输入端,LT=“0”时,译码输出全为“1”。